«Бейорганикалық химияның фундаменталды сұрақтары» пәнінен дәрістер жинағы Әдістемелік нұСҚау шымкент, 2015 ж
Лекция-13. Кальций және оның қосылыстары. Cудың кермектілігі және оны жоюдың жолдары Сілтілік металдар
жүктеу/скачать 1.65 Mb.
|
| Лекция-13. Кальций және оның қосылыстары. Cудың кермектілігі және оны жоюдың жолдары Сілтілік металдар.
Жоспар: Кальций және оның қосылыстары, алу жолдары,химиялық Cудың кермектілігі және оны жоюдың жолдары Сілтілік металдар. Жалпы сипаттамасы,сілтілік металдардың физикалық және химиялық қасиеттері. Кальцийді алғаш рет ағылшын химигі Х.Дэви 1808жылы бос күйінде бөліп алды. Кальций табиғатта көп таралған элементтердің бірі. Жер қыртысының массасының 3,25%-і кальцийдің үлесіне кіреді.Ол өте актив болғандықтан табиғатта тек қосылыстар түрінде кездеседі.Аса маңызды қосылыстарына ізбес тасы, бор, мрамор CaCO3, доломит CaCO3 MgCO3,гипс CaSO4 2H2O,фосфорит Ca3(PO4)2, апатит Ca3(PO4)2 CaF2, балқытқыш шпат CaF2, кальций нитраты немесе норвегия селитрасы Ca3(NO3)2 жатады. Кальций алюмосиликаттардың құрамында болады. Физикалық қасиеттері. Кальций күміс сияқты ақ түсті,қатты, созыл-ғыш, жеңіл (тығыздығы 1,55г/см3),8500С-та балқитын,14820С-та қайнайтын металл. Кальций жалынды қызыл түске бояйды. Химиялық қасиеттері. Күкірт қалыпты температурада галогендермен, оттекпен қыздырғанда күкіртпен, азотпен, көміртекпен,сутекпен әрекеттеседі. Ca + CI2 = CaCI2 3Ca + N2=Ca3N2 Ca + 2C=CaC2 Ca + H2=CaH2 Кальций күрделі заттармен әрекеттесіп оларды тотықсыздандырады. 2+ Ca0 + 2H+ OH = Ca(OH)2 + H02 4+ 2+ 2Ca0 + TiO2 = 2CaO + Ti0 Алынуы: Кальцийді балқыған кальций хлоридын электролиздеу арқылы алады. Тұздың балқу температурасын төмендету үшін кальций фторидын қосады. Қолданылуы: Кальций тотықсыздандырғыш ретінде сирек металдарды қосылыстарынан бөліп алу үшін қолданылады. Кальций мен қорғасынның құймасын кабельдер және подшипниктер жасауға пайдаланады. Кальций қосылыстары. Кальций оксиді немесе сөндірілмеген ізбес ақ түсті, қиын балқитын (бал-қу температурасы 25760С) қатты зат. Өнеркәсіпте кальций оксидің ізбес тасын 900-10000С-та арнаулы пештерде өртеу арқылы алады: CaCO3=CaO + CO2 Кальций оксиді сумен көп жылу бөле әрекеттесіп, кальций гидроксидің түзеді: CaO+H2O=Ca(OH)2 Кальций гидроксиді (сөндірілген ізбес) ақ түсті,қатты кристалды зат 2ē= Ca(OH)2 + CO2= CaCO3+H2O Кальций карбонаты суда ерімейді, бірақ құрамында еріген көміртек (IV) оксиді бар суда еріп гидрокарбонатқа айналады.Бұл реакцияда табиғатта ізбес тасынан құүралған тау жыныстарының бұзылуына әкеп соғады, ал нәтижесінде түзілген гидрокарбонаттар суды кермек етеді. Cудың кермектілігі және оны жоюдың жолдары. Табиғи суда көптеген минералдар ериді. Соныңнәтижесінде суларда әр түрлі катиондар мен аниондар болады. Құрамында гидрокарбонаттар, хлоридтер, сульфаттар түрінде кальций мен магнийдің тұздары бар табиғи суларды кермек сулар дейді. Судың кермектілігін 1л судағы Ca2+ және Mg2+ иондарының милли-экви-валенттерінің санымен анықтайды, мысалы судың кермектілігі 1милли-экв болса, онда мұндай судың 1литрінде 20,04мг кальций (Ca2+) немесе 12,16мг магний (Mg2+) иондары болады. Кермек су ішуге, кір жууға жарамсыз. Кермек сумен жұмыс істейтің бу қа-зандарының қабырғаларына қақ тұрып қалады да, қабырғаларының бір келкі қызбауынан кейде қопарылыс болады және жылу өткізуінің азаюынан мұндай қазандар отынды көп керек етеді.Сондықтан кермек суларды әр түрлі әдістер-мен тұшытады. Кермек суларды тұщы суға айналдыру үшін олардың құрамындағы Ca2+ және иондарын Mg2+ ерімейтін заттардың құрамына енгізіп концентрацияла-рын азайтады. Кермектілік уақытша немесе гидрокарбонатты және тұрақты кермектілік болып екі топқа бөлінеді.Уақытша кермектілік судың құмында кальций мен магнийдің гидрокарбонаттарының болуына байланысты да, тұрақты кермек-тілік судың құрамында кальций мен магнийдің сульфаттары, хлоридтері болуы-на байланысты болады.Уақытша кермек суды қайнату немесе сөндірілген ізбес қосу арқылы тұшытады: Ca(HCO3)2=CaCO3↓+CO2+H2O Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2= 2CaCO3↓+2H2O Тұрақты кермек суды сода немесе натрий фосфатын қосу арқылы тұшытады: CaSO4 + Na2CO3= CaCO3↓+ Na2SO4 3CaCI2 + 2Na3PO4= Ca(PO4) 2↓+ NaCI Сілтілік металдар.Жалпы сипаттамасы. Д.И.Менделеевтің периодтық жүйесінің бірінші негізгі топшасын сілтілік металдар литий-Li, натрий-Na, калий-K, рубидий-Pb, цезий-Cs, франций-Fr түзеді. Бұл металдар сумен тікелей әрекеттесіп сілтілер түзеді. Сілтілік металдар оттекпен әрекеттесіп типтес оксидтер Э2О, ал сумен әрекеттесіп ЭОН тәрізді гидроксидтер немесе сілтілер түзеді. Сутекті жалпы формуласы ЭН. Бұл гидридтерде металдардың тотығу дәрежесі +1, ал сутектікі –1 болады. Сілтілік металдардың табиғатта таралуы және алынуы. Сілтілік металдар өте актив болғандықтан табиғатта тек қосылыс күйінде кездеседі. Литий 150-ге жуық минералдар құрамында кездеседі, оның ішіндегі 30-ы литий минералдары деп есептеледі. Бұл минералдардың маңыздылары сиодумен – LiAI(SiO3)2, лепидолит (литий смоласы) Li2AI2(SiO3)3(F:OH)2 және тағы басқалары. Натрий табиғатта кеңінен таралған элемент. Құрамында натрий бар мине-ралдардың маңыздылары; ас тұзы NaCI, глаубер тұзы Na2SO4 х 10H2O, чили селитрасы NaNO3, бура Na2B4O7 х10H2O. Калий табиғатта натриймен салыстырғанда аздау болады. Құрамында калий бар минералдар; сильвин KCI, карналит KCI х MgCI2 6H2O, каинит KCI MgSO4 х3H2O, сильвинит KCI хNaCI. Жер қыртысының 18% құрамын-да калийі бар минерал - ортоимез H2O AI2 O3 6SiO2 құрайды. Металдың литий, натрий және калийді алу үшін олардың гидроксид-терін немесе тұздарын балқытып электролиздейді. Қазіргі кезде натрийді көбінесе арзан балқыған натрий хлоридін электролиздеу арқылы алады: NaCI↔ Na+ + CI – Сілтілік металдар – ақ түсті, жылтыр, жұмсақ металдар. Оларды пышақпен кесуге болады. Кесілген жері жыпжылтыр болғанымен тез тотығатындықтан лезде күңгірттенеді. Сондықтан бұл металдарды керосинге салып қояды. Сілтілік металдардың ең қаттысы литий саналады. Химиялық қасиеттері: Барлық сілтілік металдар – күшті тотықсыз-дандырғыштар. Олар тотығу реакцияларында валентті электронын беріп оң бір валентті катион түзеді: Me - 1ē → Me+ Сілтілік металдар оттекпен қалыпты жағдайда әрекеттеседі. 4Li + O2 → 2LiO2 Сілтілік металдардың қосылыстары. Сілтілік металдардың қосылыстары түссіз, термиялық тұрақты болады. Көп қосылыстары суда жақсы ериді. Литийдің кейбір қосылыстары: Li OH, LiF, Li2 CO3, Li3PO4 және т.б суда нашар ерйді. Сілтілік металдардың оксидтері металдар оттекпен тікелей әрекеттес-кенде немесе жанама жолмен, мысалы, металл пероксидін өзінің мета-лымен тотықсыздандырып алады. Na2O2+ 2Na→2Na2O Натрий оксиді натрий азиді мен натрий нитратының вакуум жағ-дайында әрекеттесуі нәтижесінен алуға болады. 5Na3N+NaNO3→Na2O+8N2I натрий азиді. Сілтілік металдардың оксидтері реакциалағыш қабілеттері жоғары заттар, сумен тез әрекеттесіп гидроксидтер түзеді. Li2O+H2O→2LiOH Na2O+ H2O →2NaOH Түзілген гидроксидтерді сілті деп атайды. Сілтілік металдар гидроксидітері- LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH – ақ түсті қатты заттар. Бұл қосылыстар табиғатта кездеседі. Өнеркәсіпте сілтілерді химялық және электрохимялық әдістермен алады. Химиялық әдіс бойынша натрий сілтісін сода мен Ca(OH)2 әрекеттесуінен алады. Na2CO3+ Ca(OH)2→Ca CO3↓+2NaOH Таза гироксидттерді келесідей реакциалар арқылы алады. 2Na+ H2O →2NaOH C2H5ONa+ HOH→ C2H5OH+NaOH Натрий алкоголяты. NaOH (күйдіргіш натрий) және суда көп жылу бөліп өте жақсы ериді. Барлығы күшті негіздер. CsOH және FrOH негіздердің ең күштісі. Судағы ерітінділері иондарға толық ыдырайды. NaOH→Na++ OH- Басқа негіздер сияқты сілтілерде қышқыл мен, қышқылдық және амфо-терлі оксидтермен және тұздармен әрекеттеседі. 3KOH+H3PO4→ K3PO4+ 3H2O 2NaOH+ N2O5→2NaNO3 + H2O 6KOH+ AI2(SO4)3 →2AI(OH)3 +3K2SO4 Натрий және калий гидроксидтері күйдіргіш сілті, күдіргіш натрий немесе күйдіргіш калий деп атайды, себебі жанасқан затпен күйдіріледі.. Бұл металдар барлық қыщқылдар мен әрекеттесіп тұздар түзеді. Тұздары түссіз, кристалды заттар, суда ерігіш, балқу температуралары жоғары. Сілтілік металдардың қолданылуы. Натрий түсті металдар өндірісінде , синтетикалық натрий бутадиен каучугін алуда, жылу өткізгіш мате-иал ретінде авиациа двигательдерінде , атом реакторларында, қысым арқылы құймаларды құюда кең қолданылады. Калий - титан өндірісінде тотықсыздандырғыш ретінде , оттегін регенерацияжасайтын, калий пероксидін алуға, газдардықұрғатып оттегімен тазарту үшін және т.б кең қолданыс табады. Натрий хлориді маңызды тұздардың бірі. Ас тұзы тамаққа жұмсау-мен қатар өте көп мөлшерде өнеркәсіпте қолданылады. Жыл сайын ондаған милион тонна өндіріледі.0,9% NaCI сулы ерітінеділері меди-цинада қолданады. Натрий гидрокарбонаты ( NaHCO3 ) ертіндіден ұсақ кристал түрінде, кристалдан сусыз бөлініп шығатын зат. Ерігіштігі нашар қыздырғанда келесідей ыдырайды: 2NaHCO3 → Na2CO3 +CO2 +H2O Натрий гидрокарбонаты ас содасы деп аталады. Ол кеңінен медицинада қолданылады / іш ауруларын емдеуде/ және кондитер өнеркәсібінде пайдаланылады. Натрий иодидін- медицинада қолданылады / зоб ауруына қарсы/ NaBr және KBr медицинада тыныштандырғыш зат ретінде қолданы-лады. Соданы көп жерде - химиялық шыны, сабын, қағаз, тоқыма, мұнай және т.б өнеркәсіптерде қолданылады. Бақылау сұрақтары: 1. Кальцийдің физикалық және химиялық қасиеттері. 2. Сілтілік металдардың қолданылуы. жүктеу/скачать 1.65 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|